Г.М. Аристархов¹, И.Н. Кириллов², А.И. Корчагин³, В.В. Кувшинов4

1,2 Московский технический университет связи и информатики (Москва, Россия)

3 Мытищинский научно-исследовательский институт радиоизмерительных приборов (г. Мытищи, Россия)

4 ООО НПП «ФЛИКС» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Микрополосковые фильтры (МПФ) являются базовыми элементами интегральной СВЧ-электроники. К ним предъявляются все более жесткие требования по частотной избирательности, потерям в полосе пропускания и габаритным размерам. Стремление обеспечить сочетание всех этих качеств обусловило исследования компактных микрополосковых структур с существенно ограниченным числом резонаторов. Габаритные размеры этих МПФ могут быть дополнительно уменьшены за счет применения традиционного приема, а именно: выполнения резонаторов в форме более компактных конструкций типа меандр, спираль, шпилька и тому подобных.

Цель. Исследовать особенности построения компактных высокоизбирательных МПФ на основе структур с существенно ограниченным числом полуволновых свернутых сонаправленных шпилечных резонаторов.

Результаты. Показано, что структуры МПФ с существенно ограниченным числом полуволновых свернутых сонаправленных шпилечных резонаторов обладают повышенной частотной избирательностью за счет формирования в них при определенных условиях значительного числа полюсов рабочего затухания на конечных частотах. Установлено, что порядок передаточной характеристики фильтров этого типа определяется в полосе пропускания числом резонаторов в структуре, а в полосе заграждения – числом полюсов рабочего затухания, которое больше числа резонаторов в фильтре, что обеспечивает сочетание низкого уровня потерь в полосе пропускания и повышенной частотной избирательности в полосе заграждения. Представлены результаты численного электродинамического 3D-моделирования и экспериментальных исследований трех- и четырехрезонаторных МПФ, которые находятся в хорошем соответствии и подтверждают высокую эффективность рассмотренных схемотехнических решений.

Практическая значимость. Рассмотренные МПФ сочетают в себе высокую компактность, пониженный уровень потерь и повышенную частотную избирательность и могут широко применяться в интегральных СВЧ-устройствах различного функционального назначения.

Аристархов Г.М., Кириллов И.Н., Корчагин А.И., Кувшинов В.В. Компактные высокоизбирательные микрополосковые фильтры на свернутых сонаправленных шпилечных резонаторах // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 4. С. 126−137.  DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202104-14

1. Фильтрация и спектральный анализ радиосигналов. Алгоритмы. Структуры. Устройства / Под ред. Ю.В. Гуляева. М: Радиотехника. 2020.
2. Lancaster M. J., Hong J.-S. Theory and experiment of novel microstrip slow-wave open-loop resonator filters // IEEE Trans. MTT. 1997. V. 45. № 12. P. 2358−2365.
3. Hong J.–S., Lancaster M. J. Microstrip filters for RF/microwave applications. (John Wiley&Sons, Inc., MA). 2001. 
4. Аристархов. Г.М., Звездинов Н.В., Чернышев В.П. Микрополосковые фильтры на сонаправленных шпилечных резонаторах с повышенной частотной избирательностью // Радиотехника. 2014. № 10. С. 22−28.
5. Aristarkhov G. M., Grebennikov A., Zvezdinov N. V. High-Selectivity Microstrip Filters Based on Structures With a Limited Number of Hairpin Resonators [Application Notes] // IEEE Microwave Magazine. V. 20 №. 11. P. 22−31. Nov. 2019. DOI: 10.1109/MMM.2019.2935362. 
6. Aristarkhov G. M., Kirillov I. N. Compact Microwave Half-Wave Resonator Filters with Increased Frequency Selectivity. Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). Svetlogorsk, Russia. 2020.  P. 1−5. DOI: 10.1109/ SYNCHROINFO49631.2020.9166122. 
7. Авторское свидетельство № 1352563 (СССР), МКИ Н01Р 1/205. Микрополосковый фильтр / Аристархов Г.М, Михневич П.С., Чернышев В.П.; заявл. 05.11.1985; опубл. 15.11.1987. Бюл. 42. 4 с.
8. Sagawa M., Takahashi K., Makimoto M. Miniaturized Hairpin Resonator Filters and Their Application to Receiver Frond-End MIO's. // IEEE Trans. on MTT.1989.V. 37. № 12. P. 1991−1997.
9. Беляев Б. А., Лексиков А. А., Трусов Ю. Н., и др. Миниатюризированные микрополосковые СВЧ-фильтры. Препринт №730Ф. Институт физики СО АН СССР. Красноярск. 1993 г. 64 с.
10. Lee S. Y., Tsai C. M. New Cross-Coupled Filter Design Using Improved Hairpin Resonators // IEEE Trans. MTT. V. 48. № 12. 2000. P. 2482−2490.